Ce mémoire étudie le comportement des particules dont la position est maximale au temps t dans la marche aléatoire branchante et le mouvement brownien branchant sur R, pour des valeurs de t grandes. Plus exactement, on regarde le comportement du maximum d’une marche aléatoire branchante dans un environnement inhomogène en temps, au sens où la loi des accroissements varie en fonction du temps. On compare avec des modèles connus ou simplifiés, en particulier le modèle i.i.d., où l’on observe des marches aléatoires indépendantes et le modèle de la marche aléatoire homogène. On s’intéresse par la suite aux corrélations entre les particules maximales d’un mouvement brownien branchant. Plus précisément, on étudie le temps de branchement entre deux particules maximales. Finalement, on applique les méthodes et les résultats des premiers chapitres afin d’étudier les corrélations dans un mouvement brownien branchant dans un environnement inhomogène. Le résultat principal du mémoire stipule qu’il y a existence de temps de branchement au centre de l’intervalle [0, t] dans le mouvement brownien branchant inhomogène, ce qui n’est pas le cas pour le mouvement brownien branchant standard. On présentera également certaines simulations numériques afin de corroborer les résultats numériques et pour établir des hypothèses pour une recherche future. / This thesis studies the behavior of particles that are maximal at time t in branching random walk and branching Brownian motion on R, for large values of t. Precisely, we look at the behavior of the maximum in a branching random walk in a time-inhomogeneous environment, where the law of the increments varies with respect to time. We compare with known or simplified models such as the model where random walks are taken to be i.i.d. and the branching random walk in a time-homogeneous environment model. We then take a look at the correlations between maximal particles in a branching brownian motion. Specifically, we look at the branching time between those maximal particles. Finally, we apply results and methods from the first chapters to study those same correlations in branching Brownian motion in a inhomogeneous environment. The thesis’ main result establishes existence of branching time at the center of the interval [0, t] for the branching Brownian motion in a inhomogeneous environment, which is not the case for standard branching brownian motion.We also present results of simulations that agree with theoretical results and help establishing new hypotheses for future research.

Ces travaux de thèse sont consacrés à la définition et la mise en œuvre de systèmes multi-capteurs et d'algorithmes, embarqués sur un déambulateur et dédiés à la capture et l'estimation de la posture et du mouvement de son utilisateur durant la locomotion. Plusieurs expérimentations ont été menées afin d'évaluer quantitativement la qualité de la posture reconstruite obtenue. Un détecteur d'anomalies durant la marche a de plus été proposé afin d'évaluer le système, en termes d'application. Dans ce mémoire, les paramètres du mouvement humain relatifs à la marche (pas, posture, équilibre) généralement utilisés pour l'analyse de la marche, sont d'abord introduits. Pour l'observation de tels paramètres, les médecins utilisent différents dispositifs. La plupart sont encombrants, ce qui limite leur usage au milieu hospitalier. Les systèmes multi-capteurs embarqués sur un déambulateur proposés permettraient d'obtenir des données quotidiennement, sur des distances de locomotion et des durées plus importantes. Deux architectures ont été développées successivement : la première est composée d'une caméra 3D et de deux capteurs infrarouges ; la seconde est composée de deux capteurs Kinect. Ces architectures sont utilisées pour estimer la posture du sujet et son activité locomotrice par recalage sur un modèle physique de mannequin virtuel 3D. La précision de la posture obtenue est améliorée en intégrant un module de prédiction du mouvement: il utilise une estimation de certains paramètres discrets de la marche (durée et longueur des pas) et un modèle de la marche assistée. Enfin, le développement d'un algorithme de détection de ruptures du rythme locomoteur nous permet de valider l'ensemble de l'approche par rapport à l'application finale : l'assistance au diagnostic. A partir d'un ensemble de mesures de distance, correspondant au rapport de vraisemblance généralisé calculé sur les positions relatives de chaque articulation et la vitesse du déambulateur déterminée par un odomètre, un modèle multi-dimensionnel d'une marche régulière est ensuite appris via un séparateur à vaste marge à une classe. Cet algorithme a été évalué sur la base d'un protocole de changement de rythme de marche. Dans l'avenir, ce système pourra être intégré au robot d'assistance à la déambulation conçu dans le cadre du projet ANR MIRAS (Multimodal Interactive Robot of Assistance in Strolling)

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

Les enfants atteints de paralysie cérébrale présentent souvent des troubles de la locomotion. La chirurgie orthopédique vise à améliorer la marche de ces enfants. La perspective de ce travail est de simuler ces effets.Dans ce sens, un modèle anthropométrique 3D représentant un humain, avec des pieds articulés, est développé. La marche est simulée avec une technique d’optimisation LQP, sous contraintes. Les simulations sont réalisées dans le simulateur dynamique multi-corps XDE.Trois types de contact pied-sol sont implémentés. La marche humaine non pathologique est générée avec les déroulements de pieds standards. Des données issues de la capture du mouvement sont utilisées afin d’améliorer les allures de marche générées. Des vitesses de marche et des longueurs de pas supérieures à celles généralement obtenues avec des robots humanoïdes marchant avec des pieds plats sont atteintes. Ces valeurs, ainsi que la cinématique du plan sagittal, sont proches de celles rencontrées chez l’humain. Les deux autres contacts pied-sol développés concernent la marche sur la pointe des pieds et pieds plats avec déroulement du talon. Différentes longueurs de pas et vitesses de marche sont atteintes pour ces deux types de contact. L’effet virtuel de la modification des limites articulaires est testé sur les marches non pathologiques et sur la pointe des pieds. Le système de simulation développé permet de générer des allures de marche en tenant compte de ces modifications. Dans certains cas, les marches générées reproduisent certaines caractéristiques des marches des enfants atteints de paralysie cérébrale.Des limites et des perspectives de l’approche développé dans ce travail sont discutés. / Children with cerebral palsy generally develop gait impairments. Orthopaedic surgery aims to improve the gait and the function of those children by specific procedures. The perspective of this work is to simulate their effects. In order to do that, an anthropomorphic 3D human model with an articulated foot is developed. A task-oriented Linear Quadratic Programming is used to dynamically simulate walking through constrained optimization. The motion is simulated in the multibody dynamics XDE framework. Three different patterns of foot contacts with the ground are implemented. Asymptomatic human walking is first generated with all the normal foot rockers. Experimental data from motion capture systems is used to improve the generated gait patterns. Greater walking speeds and step lengths than usually obtained with flat feet humanoid robots are simulated. They are close to those of healthy human walking, as well as sagittal kinematics. Dynamical data stay within the magnitudes encountered in human walking. Toe walking and flat feet walking with heel off motion, currently observed in children with cerebral palsy, are the two other developed patterns. Different steps lengths and walking speeds are possible for these two types of motion. The virtual effect of modifying joint limits constraints is tested on different asymptomatic or toe walking simulations. The developed simulation system is able to deal with these changes and to produce walking motions. In some cases, the generated gait patterns reproduce features of cerebral palsy children's walking. Limits and perspectives of this dynamic simulation approach are extensively discussed.

La marche atopique désigne la progression séquentielle des maladies atopiques, en particulier l’apparition d’asthme chez les enfants précédée par celle d’une dermatite atopique (DA) sévère chez les nourrissons. De plus, l’asthme est influencé par le degré de sévérité de la DA, qui pourrait ainsi être considérée comme la porte d’entrée pour le développement ultérieur d’une inflammation allergique des voies aériennes.Mon travail de thèse a consisté à déterminer l’implication de la cytokine TSLP produite par les kératinocytes pendant la marche atopique et implication de la cytokine TSLP pendant le développement de la DA. Pour atteindre ces objectifs, j’ai utilisé des modèles murins de maladies atopiques, en combinaison avec plusieurs lignées de souris génétiquement modifiées.Dans la première partie de mon travail de thèse, nous avons montré que la production de la cytokine TSLP dans les kératinocytes est un facteur nécessaire, non seulement pour l’inflammation cutanée, mais aussi pour générer une réponse immunitaire systémique à l’allergène.Dans la deuxième partie de mon travail de thèse, nous avons montré que la cytokine TSLP induise un recrutement de basophiles d’une façon innée, suite d’une augmentation de ce recrutement induit par l'immunité adaptative. De plus, nous avons montré que la réponse de type “Th2” induit par la cytokine TSLP ce le résultat de une coopération coordonnée de cellules dendritiques, de cellules T CD4+ et de basophiles. Des études cliniques sont nécessaires pour déterminer si l’inhibition de l’expression de la cytokine TSLP et/ou son activité pendant une DA peut réduire l’inflammation cutanée et prévenir la sensibilisation aux allergènes. / Atopic march refers to the natural history of allergic diseases, which is characterized by a typical sequence of sensitization and manifestation of symptoms in different tissues. Commonly, the clinical manifestation of atopic dermatitis (AD) appears in the early life and precedes the development of airway allergic diseases. AD has been proposed as an entry point for subsequent atopic diseases.The objective of my thesis was to better understand the role of TSLP in the atopic march and the cascade events initiated by TSLP in vivo in the development of AD. To reach my thesis objectives we used mouse models of atopic diseases in combination with various deficient-mouse lines.In the first part of this work, using a atopic march mouse model developed during my PhD work, we demonstrated that keratinocytic TSLP is essentially required not only for the development of allergic skin inflammation, but also for the generation of the allergen-specific immune response. In the second part of this work, using a cytokine TSLP-induced AD mouse model (topical MC903 treatment), we demonstrated that skin TSLP induces an early innate recruitment of basophils in the skin, followed by a late recruitment involving adaptive immunity. In addition, we demonstrate that TSLP-induced Th2 response requires an orchestrated cooperation of dendritic cells, CD4+ T cells and basophils.This work provide new knowledge in the cellular and molecular mechanisms implicated in atopic diseases involving TSLP and should provide new insight for the development of therapeutic options of these diseases.

Le problème de commande motrice de systèmes exécutant des activités multi-objectifs et fortement contraintes est à résoudre pour permettre l’émergence de comportements performants et robustes ; l’élaboration de stratégies complexes de coordination motrice est critique pour en assurer les performances, faisabilité et sécurité.Bien que les approches de commande prédictive multi-objectifs permettent la définition de stratégies complexes et sous contraintes coordonnant l’activité motrice du système, leur coût de calcul est un inconvénient critique à leur application.Le travail présenté dans ce manuscrit vise à considérer des techniques de commande prédictive multi-objectifs pour des applications pratiques à la robotique humanoïde.Une architecture de commande est alors proposée sous la forme d’un contrôleur multi-objectif à deux niveaux, exploitant les avantages respectifs des formulations prédictive et instantanée.La contribution de ce travail prend la forme de la validation des avantages d’une telle approche dans son développement pour des défis pratiques, en simulation et implémentation temps-réel, sur les robots iCub et TORO ainsi que sur des modèles d’humain.Le coût de calcul du niveau prédictif est contenu par l’introduction de problèmes réduits, permettant la formulation avantageuse de problèmes de commande au travers de programmes en nombres entiers mixtes et de distributions séquentielles et parallèles.Malgré les approximations sur la dynamique du système au niveau prédictif, des comportements complexes émergent, exploitant des stratégies de coordination entre objectifs et contraintes conflictuels pour augmenter les performances et robustesse face à des perturbations. / Rising to the challenge of motor control for systems involved in multi-objective and highly-constrained activities is a requirement to enable the emergence of efficient and robust behaviors; the elaboration of complex motor coordination strategies is critical in ensuring performance, feasibility and safety.Although multi-objective predictive approaches enable the definition of complex and constrained strategies coordinating the motor activity of the system, their computational cost is a critical drawback from practical applications.The work presented in this dissertation aims at considering multi-objective predictive control for feasible and practical applications to humanoid robotics.A control architecture is proposed to this purpose as a multi-objective, two-layered controller exploiting the respective advantages of predictive and instantaneous formulations.The contribution of this work takes the form of the validation of the benefits from such an approach in its development for practical challenges and applications, in simulation and real-time implementation, on the iCub and TORO robots and virtual human models.Computational demand of the predictive level is contained with the introduction of reduced multi-objective predictive problems, enabling computationally-favorable formulations of the control problem using mixed-integer programming and sequential and parallel distributions.Despite the resulting approximations on the dynamics of the system at the predictive level, complex behaviors are emerging, exploiting elaborate coordination strategies between conflicting objectives and constraints to increase performance and robustness against disturbances.

La marche des enfants atteints de paralysie cérébrale est explorée dans des structures appelées laboratoires d’analyse quantifiée du mouvement depuis environ 30 ans. L’interprétation des données acquises dans ces laboratoires est difficile en raison d’obstacles méthodologiques, statistiques, et parce que la physiologie motrice n’est pas totalement connue. L’étude des signaux électromyographiques, indicateurs des activations musculaires dynamiques, fait l’objet de cette thèse. Nous avons effectué deux séries d’expérimentations aboutissant à quatre études de recherche sur la marche des enfants à développement typique et des enfants atteints de paralysie cérébrale unilatérale. L’effet de la vitesse de marche sur la coactivation musculaire, le lien entre cette coactivation et l’amplitude des mouvements du membre inférieur pendant la marche, les adaptations musculaires lors de la marche en virage, et les spécificités de ces adaptations chez les enfants paralysés cérébraux, ont été successivement étudiées. Ces résultats nous ont permis de préciser le rôle de facteurs physiologiques liés à la commande motrice, tels que la vitesse ou le changement de direction, mais également l’effet de la pathologie sur les activations musculaires observées. Les difficultés métrologiques et statistiques liées aux signaux étudiés ont cependant constitué des obstacles importants à l’interprétation de ces données en termes de contrôle moteur. La réflexion progressive sur ces problèmes méthodologiques a permis le développement par étapes de traitements statistiques spécifiques, parfois innovants, et l’émergence de propositions concernant la métrologie de l’électromyographie dynamique. / Children with cerebral palsy benefit from gait analyses in motion labs for approximately thirty years. The interpretation of the numerous data that can be obtained during such evaluations still remains cautious, because of methodological and statistical reasons, and because of the lack of an exhaustive knowledge regarding the motor control of gait. This Ph D thesis focused on the study of electromyographic signals, which are representative of the dynamic muscle activations during gait. We designed two series of experiments, leading to four studies into the dynamic electromyography during gait in children with unilateral cerebral palsy and their typically developing peers. The effect of gait speed on muscle coactivation, the impact of this coactivation on the range of motion during gait, the muscle adaptations to turning gait, and finally the specificities of these adaptations in children with cerebral palsy were investigated successively. The results of the studies give insight into the role of physiological factors linked to the motor control of gait, such as speed or change of direction, but also into the impact of pathology on the muscle activations, which are the parameters of interest. Some methodological and statistical difficulties, linked to the nature of the signals that are studied, compromise the possibility to interpret the data with respect to motor control. The continuous reflection on these methodological limitations allows the development of specific, appropriate statistical analyses, and the emergence of propositions regarding the metrology of dynamic electromyography.